Диссертация (1172995), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Норма на значениетемпературы выкипания 10% фракции (не более 75 °С) выполняется присодержании изопентановой фракции от 15% мас. Таким образом, установлено,83что допустимое содержание изопентановой фракции ограничивается только115,050,0105,045,0ДНП макс = 49,0 кПа10340,095,085,0ДНП, кПаТемпература выкипания 10% фракции ◦Сзначением ДНП смеси и составляет от 20 до 25%.8574,575,048,839,2ДНП мин = 38,0 кПа35,031,430,0T10% макс = 75,0 ◦C25,065,05855,0051015202520,030Содержание изопентановой фракции,% мас.1015202530Содержание изопентановой фракции,% мас.(а)(б)Влияние изопентановой фракции на значения температурывыкипания 10% фракции (а) и ДНП (б) смеси технического изооктана итолуола при постоянной концентрации толуола (28% мас.)Таким образом, определены граничные концентрации исследуемыхкомпонентов базовой смеси авиабензина Avgas 100VLL:Технический изооктан – до 75 % мас.Толуол – до 28 % мас.Изопентановая фракция – 20÷25% мас.Минимальная концентрация ТЭС, необходимая для выполнения нормыдля марки Avgas 100VLL, ограничивается значением сортности.
Дляустановления минимально допустимой концентрации ТЭС приготовленыобразцы авиабензина Avgas 100VLL из базовой смеси, теоретически имеющейнаибольшее значение сортности – с максимальным содержанием толуола иминимальным содержанием изопентановой фракции (52 % мас. техническогоизооктана, 28 % мас. толуола и 20 % мас. изопентановой фракции). Влияние84концентрации ТЭС на значения сортности исследуемого образца показано нарисунке 12.134,5Сортность133,0130,0129,8Мин сортность130,0 ед.127,0125124,00,250,270,290,310,330,350,37Концентрация ТЭС, мл/л.Влияние ТЭС на значения сортности смеси 52 % мас.
техническогоизооктана, 28 % мас. толуола и 20 % мас. изопентановой фракции.Из полученных данных следует, что выполнение нормы по сортности длямарки Avgas 100VLL (не менее 130 ед.) для исследуемой базовой смеси,выполняется при концентрации ТЭС от 0,3 мл/л, что значительно меньшепредельно допустимого значения (не более 0,45 мл/л).В таблице 31 показаны результаты испытаний основных физикохимических характеристик разработанных топливных композиций авиабензинаAvgas 100 VLL (с граничными содержаниями изопентановой фракции).Таким образом, исследован опытный образец технического изооктана,полученный в процессе димеризации изобутилена в смеси с толуолом иизопентановой фракцией, для приготовления авиабензина Avgas 100VLL.Показано, что производство авиабензина Avgas 100VLL на базе изооктанапозволяет значительно снизить количество этиловой жидкости требуемой для85выполнениянормативныхтребованийдлямаркиAvgas100VLL.Наразработанную топливную композицию оформлен патент РФ №2572242.Таблица 31 - Топливные композиции авиационного бензина Avgas 100 VLL наоснове опытного образца технического изооктана, толуола и изопентановойфракции и результаты их испытанийНаименованиекомпонентаТехнический изооктанИзопентановая фракцияТолуолНаименование показателяОктановое число по моторному методу, ед:без ТЭС+0,32 мл ТЭС на 1 л базовой смесиСортностьУдельная теплота сгорания низшая,МДж/кгДавление насыщенных паров, кПаФракционный состав:температура начала кипения, °С10 % отгоняется при температуре, °С40 % отгоняется при температуре, °С50 % отгоняется при температуре, °С90 % отгоняется при температуре, °Ссумма температур 10 и 50% отгона, °Стемпература конца кипения, °Свыход, %, не менееостаток, %, не болеепотери, %, не болееСодержаниекомпонента, %мас.обр.
1 обр. 2524720252828ФактическиМетодиспытанияНормапо ASTMD91097,5> 100130,097,1>100130,0ГОСТ Р 52946 не менее 99,6ASTM D909 не менее 13043,6143,6ГОСТ 21261 не менее 43,538,548,5ГОСТ 175635739710210817511298,50,51,032689499109,516711298,50,51,0ГОСТ 2177(метод А)38,0-49,0не выше 75не ниже 75не выше 105не выше 135не ниже 135не выше 170не менее 97,0не более 1,5не более 1,5Исследование фазовой стабильности этиловой жидкости TEL-B приотрицательных температурахКак было указано выше, этиловая жидкость представляет собойкомпозиционную присадку, включающую помимо ТЭС вещество-выноситель86свинца(галоидированныеалканы)иантиокислительдляобеспечениястабильности при хранении этиловой жидкости. Этиловая жидкость для еемаркировки может также содержать краситель.В России до 2004 года этиловая жидкость согласно ГОСТ 988 выпускаласьтрёх марок: П-2, Р-9 и 1-ТС, отличие этих марок в основном состоит виспользовании разных выносителей свинца, в качестве которых применялись1,2-дибромпропан, бромэтан и 1,2-дибромэтан соответственно.Для обеспечения стабильности при хранении, в этиловую жидкость поГОСТ 988 добавлялся антиокислитель – параоксидифениламин.Общимнедостатком этиловых жидкостей марок П-2, Р-9 и 1-ТС является необходимостьиспользования параоксидифениламина, производство которого в России внастоящее время отсутствует.
Кроме того, параоксидифениламин представляетсобой тяжело растворимое в углеводородных средах вещество, введениекоторого в состав этиловой жидкости за счет необходимости предварительногоизмельчения приводит к удорожанию производства. Помимо этого, в составахэтиловой жидкости марок П-2, Р-9 и 1-ТС по ГОСТ 988 присутствует альфахлорнафталин, также выполняющий функцию антиокислителя. Однако наличиеальфа-хлорнафталина приводит к снижению антидетонационной эффективностиТЭС в бензине [51].
Также присутствие альфа-хлорнафталина в бензиневызывает образование коррозионно-агрессивных соединений хлора при егосгорании.В настоящее время этиловая жидкость в мире производится английскойкомпанией Innospec, а также рядом производителей из Китая под маркой TEL-B,которая является близким аналогом отечественной марки 1-ТС, так как вкачестве выносителя свинца в этих марках используется 1,2-дибромэтан.В таблице 32 приведены температуры кристаллизации и кипениятетраэтилсвинца и различных выносителей, используемых в составе этиловыхжидкостей различных марок [48].87Таблица 32 - Температуры кристаллизации и кипения основных компонентовэтиловой жидкости различных марокКомпонентТетраэтилсвинец1,2-ДибромэтанБромэтан1,2-ДибромпропанТемпература кристаллизации, °Сминус 130,09,79минус 119,0минус 55,2Температура кипения, °С80,0131,438,0140,0Как видно из приведенных данных, 1,2-дибромэтан оптимален дляиспользования в составе присадки для авиационных бензинов, поскольку имеетвысокую температуру кипения, и, следовательно, меньший процент потерь прихранении.
Однако его температура кристаллизации также высока, что можетвызвать определённые сложности с хранением, транспортированием ииспользованием этиловой жидкости, включающей 1,2-дибромэтан в качествевыносителя, в условиях холодного климата.Учитывая вышеописанные проблемы, задачей исследования являетсяопределение фазовой стабильности и подбор оптимального растворителя дляконцентратаэтиловойжидкости,обладающегоудовлетворительныминизкотемпературными свойствами и высокой стабильностью при хранении.3.4.1 Выбор и исследование исходных компонентовВ качестве основного объекта исследования использован образец этиловойжидкости марки TEL-B производства компании «Innospec». Его основныефизико-химические и эксплуатационные свойства приведены в таблице 20. Втаблице 33 представлен компонентный состав этиловой жидкости и значениятемператур кристаллизации составляющих ее компонентов.88Таблица 33 - Компонентный состав этиловой жидкости марки TEL-B итемпературы кристаллизации отдельных компонентовНаименование компонентаТетраэтилсвинец1,2-дибромэтан2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенолСиний красительКеросинСодержаниекомпонента,% мас.60,98-61,9035,40-36,00не менее 0,06не менее 0,0064до 3,56Температуракристаллизации(плавления),°Сминус 1309,7970минус 18ниже минус 60Температура начала кристаллизации этиловой жидкости составляет минус9°С.
Учитывая приведённые в таблице 33 данные, можно предположить, что приохлаждении этиловой жидкости марки TEL-B до температуры ниже минус 9°Сиз нее будет выкристаллизовываться преимущественно 1,2-дибромэтан,имеющий положительную температуру плавления и высокую концентрацию.На рисунке 13 (а) представлен внешний вид образца этиловой жидкостимарки TEL-B после охлаждения до температуры минус 30°С в морозильнойкамере. Как видно, этиловая жидкость разделилась на два слоя: верхний –выпавшие кристаллы 1,2-дибромэтана и, возможно, антиокислителя, нижний –смесь тетраэтилсвинца, красителя и балансовое количество керосина.После нагрева образца этиловой жидкости до температуры 20°С, нижнийкристаллический слой переходит в жидкую форму (рисунок 13 (б)).Несмотря на то, что по внешнему виду этиловая жидкость после нагревапредставляет собой однородную жидкость, ее состав может быть неоднороденпо слоям.
Таким образом, для использования этиловой жидкости после храненияв условиях отрицательных температур требуется ее перемешивание дополучения однородного раствора.89абВнешний вид образца этиловой жидкости:а – охлажденного до температуры минус 30°Сб – после нагрева охлажденного образца до температуры 20°СРасширение температурного диапазона хранения этиловой жидкостивозможно путем разбавления ее различными растворителями. Согласно ASTMD910, допускается добавление в этиловую жидкость до 20% ароматическогорастворителя, имеющего температуру вспышки не менее 60 °С. Данныеограничения, по-видимому, обоснованы во-первых требованиями пожарнойбезопасности, а во-вторых, требованиями к фракционному составу бензина,полученного с использованием такой добавки, поскольку ароматическиеуглеводороды, имеющие температуру вспышки выше 60 °С, имеют температуруконца кипения выше 170 °С.На предприятии – производителе авиационного бензина предлагаетсяиспользовать в качестве растворителя базовый авиабензин, как наиболееочевидный углеводородный растворитель, а также толуол, как доступныйкомпонентавиабензина,такжеобладающийоптимальныминизкотемпературными свойствами.Ниже приведены результаты исследований низкотемпературных свойствконцентратов этиловой жидкости TEL-B в базовой углеводородной смеси90авиационного бензина Avgas 100LL, исследование которой описано вразделе 3.2.2 (смесь марки А), а также в толуоле.3.4.2 Исследование низкотемпературных свойств концентратов этиловойжидкостиС целью определения максимальной концентрации этиловой жидкости вкомпонентах авиационного бензина, обеспечивающей физическую стабильностьконцентрата при отрицательных температурах, были проведены испытаниянизкотемпературных свойств образцов концентрата по ГОСТ 5066-91 приразличном содержании этиловой жидкости в смеси компонентов авиационногобензина марки Б и толуоле.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
